Kwaliteitscontrole en materiaalkunde

De microstructuur van beschermmaskers (hier de rasterelektronenmicroscopische opname van de middelste laag van een chirurgisch masker met een schematische weergave van een coronavirus) speelt een belangrijke rol voor draagcomfort en filtratie-effectiviteit. © Fraunhofer IMWS

Wisseltravers voor ademmaskers zijn door het Fraunhofer IMWS vervaardigd in het project »ProSchutz«. © Fraunhofer IMWS

Het Fraunhofer-instituut voor Microstructuur van Materialen en Systemen IMWS ondersteunt met zijn materiaalkennis bij de bestrijding van de COVID-19-pandemie. Het instituut werkt momenteel samen met negen andere Fraunhofer-instituten in heel Duitsland aan de ontwikkeling van innovatieve beschermende textielmaterialen. Hierbij worden nieuwe benaderingen van beschermingswerking nagestreefd, terwijl tegelijkertijd het draagcomfort wordt geoptimaliseerd. Al in het voorjaar had de onderzoeksinstelling klinieken en het crisisteam van de stad Halle (Saale) ondersteund.

»Het is voor ons een dringende zaak om met onze competenties en capaciteit een bijdrage te leveren aan het bestrijden van de COVID-19-pandemie. Sinds het ontstaan van de eerste coronagevallen ondersteunen wij daarom bij het ontwikkelen van geschikte beschermmaterialen, vooral om bijzonder kwetsbare mensen te helpen en zo de impact van de crisis te verminderen«, zegt Prof. Matthias Petzold, waarnemend hoofd van het Fraunhofer IMWS.

Het op materiaalkunde gespecialiseerde instituut met ongeveer 300 medewerkers zet zich in met verschillende projecten en oplossingsbenaderingen. Al tijdens de eerste infectiegolf in het voorjaar hebben de wetenschappers van het Fraunhofer IMWS verschillende stoffenmaskers onderzocht, die als semi-professionele mond-neusbescherming werden vervaardigd in lokale textielfabrieken. Het instituut heeft ook wisselstukken voor ademhalingsmaskers ontwikkeld en geproduceerd, die via een samenwerkingspartner worden verkocht. In deze kunststof-wisselstukken kunnen doeken met verschillende filtratie-effecten worden geplaatst, die ook hergebruikt kunnen worden. Samen met het Universitair Klinikum Halle en de Hochschule Merseburg hebben de specialisten van het Fraunhofer IMWS onderzocht hoe beschermingskleding voor medisch personeel, zoals spatmaskers, via 3D-printing kan worden vervaardigd.

De samenwerking met het ziekenhuis St. Elisabeth en St. Barbara in Halle was bijzonder intensief, om de daadwerkelijke behoefte in het ziekenhuis te bepalen en innovatieve benaderingen al in de praktijk te kunnen testen. »In het bijzonder in de eerste acute fase van de pandemie, toen een tekort aan beschermingsmiddelen zoals operatiemaskers of wegwerpkittels bestond of dreigde, hebben wij spontaan veel goede ideeën ontwikkeld en flexibel uitgevoerd. Hieruit zijn ook verschillende invalshoeken voortgekomen voor veelbelovende verdere ontwikkelingen, die wij nu gezamenlijk willen voortzetten«, zegt Dr. Sven Seeger, hoofd van de verloskundeafdeling in het ziekenhuis.

Intensieve gesprekken binnen deze samenwerking en met andere partners maakten duidelijk dat er voor de infectiebescherming van medisch personeel en kwetsbare personen in tijden van pandemie geoptimaliseerde beschermingskleding nodig is, die zowel een hoog draagcomfort (laag ademweerstand, lange gebruiksduur) als een hoge barrièrewerking tegen ziekteverwekkers biedt. Dit willen het Fraunhofer IMWS aanpakken in een project dat in november samen met andere Fraunhofer-instituten is gestart, waarin nieuwe, antiviraal werkende beschermtextielmaterialen worden ontwikkeld en beoordeeld.

»Wij willen de basis leggen voor betere oplossingen, vooral ter bescherming van momenteel bijzonder blootgestelde beroeps- en risicogroepen, maar ook voor mogelijke toekomstige pandemiesituaties. Daarbij brengen wij vooral onze expertise in materiaalevaluatie in«, zegt Dr. Christian Schmelzer, hoofd van het bedrijfsveld »Biologische en Macromoleculaire Materialen« bij het Fraunhofer IMWS. »In zeer korte tijd hebben wij veel aanvullende competenties opgebouwd voor nieuwe materiaaldiagnostische vraagstukken en vastgesteld dat de tot nu toe gevestigde testmethoden niet altijd geschikt zijn voor de snelle, functionele en toepassingsgerichte karakterisering van materiaal- en functiekeigenschappen tijdens een pandemie. Naast verbeterde materialen ontwikkelen wij daarom ook nieuwe methoden.« Dit omvat bijvoorbeeld de beoordeling van steriliseringsmethoden, nieuwe methoden voor materiaalmodificatie met coatings of het gebruik van laserstraling, akoestische microscopie en 3D-fluorescentiemicroscopie voor de beoordeling van optimale functionaliteit en veiligheidseisen en gezondheidsvoorschriften voor beschermtextiel.

Binnen het programma »Fraunhofer vs. Corona« ontwikkelen naast het Fraunhofer IMWS tal van andere Fraunhofer-instituten in heel Duitsland met hun technologische expertise hulpmaatregelen om de pandemie te bestrijden.